R6 / РАСЧЁТНЫЙ ЭКРАН

Снег, шипы,
прогиб.

Линейный расчёт купола как стержневой системы с податливостью шиповых узлов: пружина на каждом конце полосы посчитана из смятия торцов шипов о края окон и плечиков о щеки. Нагрузка — расчётный снег Московской области плюс собственный вес модели.

Шиповой узел с двумя зубьями и полосой 24×200 проходит по прогибу и по всем проверкам сечений с расчётными сопротивлениями СП 64.13330.2017 (табл. 8 × mдл 0,66 × mв 0,9). Это проверочный экран, не расчёт по нормам: без ветра, тента, устойчивости оболочки и анкеров.

Исходные

  • Снег: район III, Sg = 1.5 кПа, γf = 1.4 → 2.1 кПа на проекцию; второй случай — односторонний снег μ = 1.6 / 0.4.
  • Собственный вес: 0.25 кПа из массы модели (19.3 м² проекции).
  • Фанера: E = 9000 МПа; расчётные сопротивления по СП 64.13330.2017 табл. 8 (берёзовая ФСФ, семь слоёв и более) с mдл 0.66 (снег) и mв 0.9 (класс условий 3): сжатие в плоскости листа 10.7 МПа (RA 18), растяжение 12.5, срез перпендикулярно плоскости 5.3, смятие пласти 3.6 МПа. Изгиб полосы в её плоскости проверен по сжатию в плоскости.
  • Узел: зона шипов 50 мм, два зуба на конец в окнах щёк 24 мм, плечо между щеками 186 мм, стенка окна снаружи 40 мм, ядра нет — сжатие полосы идёт через торцы зубьев.

Жёсткость конца полосы

ОськН·м/радЛюфт от зазоров, мрад
Сильная (изгиб в плоскости полосы)20205.4
Слабая (из плоскости)69193.2
Кручение333—

Для сравнения: болтовой узел R5 давал 69 кН·м/рад по сильной оси и 12 мрад люфта. Расчёт ниже сделан и с трёхкратно уменьшенной жёсткостью — как запас на люфт и неточность посадки.

Результаты

УзлыСлучайK, кН·м/радПрогиб, ммПредел L/250, ммТорцы шиповПлечикиСтенка окнаСечение в узлеУстойчивость*На пятку, кН
шиповой узел (расчётная жёсткость)снег равномерный + вес20201.5180.470.370.340.570.4811.3
шиповой узел (расчётная жёсткость)снег односторонний + вес20202.1180.620.450.480.690.7114.4
шиповой узел, жёсткость ×0,3 (запас на люфт)снег равномерный + вес6061.8180.460.360.340.560.4811.3
шиповой узел, жёсткость ×0,3 (запас на люфт)снег односторонний + вес6062.5180.610.450.480.680.7114.4
идеально жёсткие узлыснег равномерный + вес∞1.4180.470.370.340.570.4811.3
идеально жёсткие узлыснег односторонний + вес∞2.0180.620.460.480.700.7114.4

Использование: 1,0 = предел. Выделен принятый вариант. * Устойчивость — Эйлер по слабой оси одиночной полосы как шарнирного стержня, без учёта защемления в узле.

Что решено. Шиповой узел жёстче болтового в 20 раз: прогиб 2–4 мм вместо 7–9. С первого прохода не проходили торцы шипов (1,35) и стенка щеки снаружи окна (1,67); щеки взяты 24 мм вместо 18, стенка 40 мм вместо 25. После отказа от ядра (18.09) всё сжатие пошло через торцы шипов — вместо одного зуба сделано два (диски узлов и ширина окон не изменились). С расчётными сопротивлениями СП 64 (сжатие 10,7 МПа) сечение полосы у плечиков перегружалось при полосе 160 (1,13/1,36) и 180 (0,85/1,04), поэтому полоса 24×200: сечение 0,57/0,69, торцы шипов 0,47/0,62. Альтернатива без роста полосы — щеки 21 мм при полосе 180 (0,79/0,95), но это вторая толщина фанеры.

Что осталось. Класс условий эксплуатации принят 3 (mв 0,9); при классе 4а (0,85) все использования ×1,06 — проходят. Паспорта SVEZA и ГОСТ 3916.1 дают только изгиб и скалывание, сжатие в плоскости не публикуется; единственное опубликованное значение сжатия — UPM WISA-Birch по EN 789 (26,9 МПа характеристическое). Ноги при одностороннем снеге дают 0,9 по устойчивости как шарнирные стержни, с защемлением в узле около 0,3; страховочный вариант — ноги 30 мм.
ДАЛЬШЕ

Полный текст: r6_structure.md.